En vagnaxel är en axel med vilken ett eller två av vagnens hjul är fästa på själva vagnen. Vagnar har i allmänhet två axlar med två hjul vardera, en axel framtill och en bak. Bakaxeln är vanligtvis fixerad i förhållande till vagnens kaross, men framaxeln är ibland fäst via en svängled som underlättar svängning. Vagnaxlar anses vara döda eller lata axlar – i motsats till levande axlar – eftersom de inte används för att överföra kraft till hjulen för att flytta vagnen.
Hjul är mycket effektiva anordningar som används i transporter, men en av de första utmaningarna som människan ställdes inför när de implementerade dem var frågan om hur man fäster dem på plattformar eller lådor som kan bära betydande laster. Axlar utvecklades för detta ändamål – stänger eller axlar införda genom mitten av ett hjul vinkelrätt mot hjulets färdriktning. Enheter som ser ut som korta rör, så kallade lager, är fästa på vagnens kaross. Vagnaxeln monteras genom lagren och sedan monteras hjulen på axeln.
Ett vagnshjuls nav, beläget i dess mitt, är en anordning utformad för att fästa hjulet vid vagnens axel. I mitten av hjulet finns ett hål, vanligtvis fodrat med stål eller järn. Hjulet är monterat på axelns ände, som i allmänhet är fodrad med en tunn plåt av stål eller järn. Kragar monteras sedan på insidan och utsidan av hjulet och bultas till hjulet och axeln, vilket säkrar hjulet. Denna speciella axeldesign, som kallas ett hjulset, kräver att vagnens axel och båda hjulen roterar med samma hastighet.
Hjulsatser har dock ett inneboende designproblem. När vagnen svänger måste hjulen på utsidan av svängen färdas längre än det inre hjulet. Hjulen kommer då att glida och hoppa över ytan vid en sväng, beroende på vilken som har bäst grepp, vilket i slutändan leder till strukturella skador. I motordrivna fordon åtgärdas detta problem av differentialväxeln, som tillåter två hjul på en axel att rotera med olika hastigheter. Mer avancerade vagndesigner löser problemet genom att låta hjulen rotera oberoende av varandra.
Oberoende hjulrotation kan åstadkommas genom att fixera axeln; det vill säga att säkra den vid vagnens kaross så att den inte kan rotera alls. Axeln kan då vara en enkel axel som förbinder två hjul, eller två korta axlar kopplade till vagnens kaross oberoende av varandra. Lagren är byggda inuti hjulnaven, så att de roterar runt den fasta axeln.